Implantologie

Resistentere, keramikgerechte Restaurationen

Betrachtet man die Präparation eines Zahnes, muss man sich darüber im Klaren sein, dass es Anforderungen seitens der Keramik gibt und Anforderungen seitens des Zahnes. Um klinisch optimale Ergebnisse zu erreichen, müssen beide Seiten bedient werden.

Eine Grundforderung für den Zahn ist der Erhalt seiner Vitalfunktionen sowie die Berücksichtigung des Schmelzprismenverlaufes zur Optimierung der Klebung (Abb. 7). Schmelzprismen sollten aufgrund des Haftverbunds immer senkrecht und nicht parallel geschnitten werden6. Zudem ist eine minimalinvasive Präparation der direkten Füllungstechnik vorbehalten und kommt für die vollkeramische Restauration nicht infrage. Die Präparation für vollkeramische Restaurationen hat unter Berücksichtigung einer vernünftigen Kosten-Nutzen-Risiko-Analyse eine maximale Langzeithaltbarkeit zu gewährleisten. Folgende Faktoren sind dafür entscheidend:

• Eine Mindest-Restdentinstärke von 0,7 mm.
• Die Präparationsformen sollten so ausgerichtet sein, dass sie den Grundforderungen an vollkeramische Formengeometrien weitgehend entsprechen: runde Übergänge mit großen Radien in allen Bereichen.

Aufgrund der adhäsiven Eingliederung muss keine Retentionsform präpariert werden⁷. Präparationsformen, welche die Materialeigenschaften von Keramik positiv beeinflussen, sollten bevorzugt werden. Den Materialeigenschaften kommen laut Verband der Keramischen Industrie solche Präparationen zugute, die folgende Merkmale aufzeigen (Abb. 8 u. 9)⁸:

• Druckspannungen in der Konstruktion sind stets zu bevorzugen. Daher: konstruktiv Zug- in Druckspannungen umwandeln.
• Vermeidung von Spannungsspitzen und Materialanhäufungen: Spannungsspitzen im keramischen Bauteil sind durch weiche Übergänge an Absätzen und Kanten sowie durch große Radien vermeidbar.
• Beim Kontakt mit anderen Materialien (Schmelz, Dentin) ist auf eine große Kontaktfläche zu achten (Flächenkontakt statt Punkt- oder Linienkontakt).
• Kerbspannungen minimieren.
• Einfache Bauleitgeometrie verwirklichen.
• Plötzliche Querschnittsveränderungen vermeiden.
• Auf möglichst gleichmäßige Wanddicken achten.
• Dünne Wandteile und Stege vermeiden.

Ungünstige Konstruktionen

Vergleicht man diese Gesetzmäßigkeiten mit derzeit gültigen Präparationsrichtlinien für vollkeramischen Zahnersatz, kommt man zu dem Schluss, dass wir bei der Präparation wenig auf die Werkstoffeigenschaften von Keramik achten. Durch eine nicht keramikgerechte Konstruktion bzw. Präparation treten u. a. Zugspannungen an der Unterseite des Keramikkörpers auf. Dieser Bereich ist ohnehin eine potenzielle Schwachstelle der Konstruktion, da die Stärke der Keramik an diesem Punkt meist sehr gering ist. Zudem ist der Übergang zwischen Kastenboden und Kastendach ungünstig, da erstens durch die übliche Präparation eine plötzliche Querschnittsänderung in der Keramik herbeigeführt wird, zweitens in diesem Bereich die Keramik aufgrund der Kanten ohnehin stark beansprucht ist und drittens auch die Zentralfissur in diesem Bereich direkt über der Kante des Kastenelements liegt (Abb. 8 u. 10). Eine allzuverspielte Formgebung, ist für die Keramik ebenfalls unvorteilhaft und sollte zugunsten einfacher Geometrien überdacht werden.

Typische Bruchstellen der Keramik

Vollkeramischer Zahnersatz bricht in der Regel an einer spezifischen Stelle. Beim Inlay handelt es sich um den Übergang zwischen Kasten und Boden der Kavität. Dieses Bruchmuster zeigt sich aus den bereits angesprochenen Gründen. Darüber hinaus könnte das Versagen der Keramik in diesem Bereich aber auch in direktem Zusammenhang mit der Zentralfissur stehen (Abb. 10 a u. b). Ein allzu zerklüftetes Fissurenrelief mit einer tief verlaufenden Zentralfissur führt dazu, dass die Fissur die Konstruktion schwächt. Dies liegt daran, dass die tiefste Stelle der Fissur meist in einem Bereich liegt, der ohnehin sehr problematisch für die vollkeramische Konstruktion ist: Nach den klassischen Präparationsregeln für vollkeramischen Zahnersatz befindet sich hier meist die Ecke (scharfe Kante) des retentiven Elements. Aus diesem Grund wäre zu diskutieren, ob ein ausge prägtes Fissurenrelief von Vor- oder Nachteil für die Keramik ist.

Erkenntnisse durch Finite-Elemente-Untersuchungen

Das Verfahren der Finite-Elemente-Analyse hat sich in jüngster Zeit als geeignetes Verfahren herauskristallisiert, um Gründe für das Versagen von Keramik zu erforschen. Die Finite-Elemente-Methode (FEM) ist ein numerisches Verfahren zur näherungsweisen Lösung, insbesondere elliptischer partieller Differenzialgleichungen mit Randbedingungen. Sie ist auch ein weit verbreitetes modernes Berechnungsverfahren im Ingenieurwesen. Die FEM-Software übernimmt unmittelbar die CAD-Konstruktionsdaten und berechnet je nach Fragestellung mechanische Spannungen, Biege- und Knickverhalten, Schwingungen, Eigenfrequenzen, Resonanzverhalten, thermisches Verhalten bei anliegenden Temperaturfeldern, mechanische Spannungen infolge thermischer Ausdehnung. Virtuelle Modelle erfordern die Mathematisierung der Situation, die untersucht werden soll. Für komplexe, diskontinuierliche Systeme, wie sie in der Praxis vorkommen, ist für die Lösung dieser komplizierten Gleichungssysteme die FEM das bestgeeignete Verfahren. Mit diesen Gleichungssystemen kann das Verhalten von ausgedehnten, i. d. R. inhomogenen Körpern beschrieben werden. Die Vorteile bestehen in der Möglichkeit, dass Konstruktionen bereits im Entwurfsstadium untersucht und optimiert werden können, d. h. bereits bevor sie physisch existieren. So kann die Zahl teurer Prototypen verringert und die Entwicklungszeit reduziert werden.

Die FEM zeigt, dass die kritischen maximalen Hauptnormalspannungen an den unteren Bereichen der Keramikgeometrien auftreten. In Modell 1, klassische Präparation, beträgt der maximale Wert 233 N/mm² und in Modell 2 – bei der als Halbkugel ausgeführten Präparation – ist der Wert mit 106 N/mm² deutlich niedriger (Abb. 11). Modell 2 zeigt in den Berechnungen eine geringere Beanspruchung als Modell 1 und ist statisch für das Tragverhalten günstiger. Die FEM unterstützt die Ergebnisse aus den statischen Bruchlastuntersuchungen und lässt den Schluss zu, dass Keramikkonstruktionen mit Kavitätenböden zu bevorzugen sind, welche Zugspannungen in Druckspannungen überführen, keine Spannungsspitzen aufweisen, Kerbspannungen, plötzliche Querschnittsveränderungen und Ecken sowie scharfe Kanten vermeiden (Abb. 12–15).

Statische Bruchlastuntersuchung

Anhand statischer Bruchbelastungstests konnte nachgewiesen werden, dass eine um bis zu 30 % erhöhte Festigkeit erreicht werden kann, wenn eine Präparation die spezifischen Vorgaben des Werkstoffs Keramik berücksichtigt⁵.

Fazit

Für die Präparation vollkeramischer Teilrestaurationen gibt es kein Patentrezept bzw. keine Präparationsanleitungen, die eins zu eins umsetzbar sind. Es erscheint jedoch wichtig, in jeder Präparation für vollkeramische Teilrestaurationen darauf zu achten, dass die werkstoffspezifischen Rahmenbedingungen eingehalten werden. Diese besagen, dass Restaurationen aus Vollkeramik keine Spannungsspitzen aufweisen sollten, man Kerbspannungen, plötzliche Querschnittsveränderungen und Ecken sowie scharfe Kanten vermeiden sollte, dagegen einfache Formen und fertigungsgerechte Vermassung anstreben und konstruktiv Zug- in Druckspannungen umwandeln sollte². Restaurationen aus Vollkeramik können somit völlig neue, oft unkonventionell anmutende Designs haben. Diese Präparationsdesigns orientieren sich aber an dem Werkstoff Keramik, und nicht an der Notwendigkeit me chanischer Retention. Auf Basis dieser Erkenntnisse entstand an der Universitätsklinik für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde Graz ein neues Lehrkonzept für vollkeramische Restaurationen, welches durch eine Präparationsbroschüre und Präparationsmodelle unterlegt ist (Abb. 16).

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Die Materialbeschaffenheit als Grundlage für die Präparationsform – Teil 1

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